SmartWater
Vi vill använda lägesenergin i vattentorn för att få elektricitet vid krissituationer. Vid elbrist bör elen först gå till verksamheter som skyddar liv och hälsa, till exempel vattenförsörjning, sjukvård, räddningstjänst och kommunikation. Vårt förslag är att komplettera vattentorn med separata vattenflöden. Ett för den vanliga vattenförsörjningen och ett som kan ledas genom en turbin för att producera el.

Medan vi utvecklade den här idén fick vi även en ny tanke om att man skulle kunna använda gamla K-märkta vattentorn som inte längre används, som pumpkraftverk. Ni kan läsa mer om detta under rubriken “Nytänkande och kreativitet”.

Funktionalitet

1.    Systemet använder två behållare på samma höjd. Vattnet som normalt sett pumpas upp i vattentornet lagras både för att användas som färskt vatten och som energilager.

2.    Vid elbrist eller en kris leds en del av vattnet genom ett rör med en francisturbin. Vattnets rörelse får turbinen att snurra, och en generator omvandlar rörelsen till elektricitet. Efter att vattnet passerat turbinen leds det till en lägre reservbehållare. Vattnet kan lagras där och pumpas tillbaka till den övre behållaren när det finns överskottsel. Energiomvandlingen kan sedan användas till prioriterade verksamheter. 

3.    Samtidigt som vattentornet används som vanligt och töms på vatten, förs en del av vattnet in i röret där turbinen sitter. En ventil reglerar hur mycket vatten som leds genom turbinen. På så sätt kan el produceras utan att hela vattenförsörjningen behöver läggas ner. 

4.    Vattnet får francisturbinen i kanalen att snurra. Turbinen sitter monterad på ett starkt kullager. Kullagret minskar friktionen i turbinens rörliga delar och därmed minskar energiförlusterna i form av värme. Turbinen driver en generator som omvandlar rörelseenergin till elektricitet, som sedan kan transporteras via elnätet till prioriterade verksamheter. 

5.    Vattnet kan pumpas upp igen när det finns tillgång till el, exempelvis från solceller. Vid elbrist väljer vi istället att lagra vattnet i en damm på marken bredvid vattentornet. Vattnet kan sedan pumpas upp igen när det finns gott om solel.

6.    Kraftverket producerar el så länge det finns tillräckligt med vatten i tanken. Under tiden kan andra kraftverk startas för att säkerställa samhällets elförsörjning.

Hållbarhet

När systemet används producerar det ingen direkt koldioxid från själva elproduktionen. Systemet behöver inte använda PFAS för själva energilagringen, vilket minskar risken för att sådana ämnen sprids till miljön. Om krisen kommer och vi släpper ut vattnet i dammen, är det bra för växter, djur och insekter som kommer få mer vatten. En separat reservbehållare gör att vattnet kan återanvändas i systemet utan att påverka den vanliga vattenförsörjningen. Det ger också flera jobb i processen när man bygger Smarter water i vattentornet. Det leder till mindre arbetslöshet och att fler människor hittar jobb i framtiden, eftersom de kommer ha en till sak att skriva på CV:t som kan ge goda förutsättningar till att hitta fler jobb. 

Man behöver inte bygga allt på nytt och förstöra det som fanns där innan, alltså behöver man inte hugga ner fler skogar för att bygga Smarter Water. Vi bygger in Smarter Water i vattentornen, då blir det billigare att utföra.

Smarter water kommer inte att vara på hela tiden, utan bara när det är elbrist eller krissituation. I vår modell använder vi endast 30% av vattnet som energireserv, medan runt 70% faktiskt fortfarande kan användas för den vanliga vattenförsörjningen. Den exakta fördelningen med det kan anpassas efter vattentornets storlek men även behov. Det betyder att 70% av vattnet går direkt till samhället och de andra 30% genererar först el och sedan går tillbaka till reservbehållaren.

Årets tema
Denna process används bara när det verkligen behövs. Det knyts jättebra ihop med årets tema då överskottsel används för att pumpa upp vatten i vattentornet. Energin lagras som lägesenergi och kan senare omvandlas till elektricitet med hjälp av turbiner. När vattnet pumpas upp används elektrisk energi för att öka vattnet lägesenergi. När vattnet sedan rinner ner genom turbinen omvandlas en del av lägesenergin till elektrisk energi. På så sätt lagras energin på ett miljövänligt sätt, utan att vi behöver ta bort det vi har. Det här är enkelt, effektivt och samtidigt enkelt att införa.

Nytänkande & kreativitet
Såvitt vi vet används inte denna lösning på detta sätt i svenska vattentorn. Idag har vi många vattentorn, men vår idé kombinerar vattentorn med separata vattenflöden, turbiner och även pumpar för att både producera reservel lagra energi. Vi har inte heller någon kanal som får vatten igenom en turbin och omvandlar dess rörelse till elektrisk energi som transporteras i Lund tillsammans med vatten. Framöver vill vi att vi ska ha tillgång till större tankar som kan producera ännu mer elektrisk ström och pumpa ut ännu mer vatten för krissituationer. 

Gamla vattentorn

Medan vi utvecklade den här idén fick vi en ny tanke om att man skulle kunna använda gamla K-märkta vattentorn som inte längre används, som pumpkraftverk. När energi blir billigt pumpar man upp vatten i de gamla vattentornen, och när det blir brist på elektricitet låter man vattnet forsa ner i kanalen där det sitter en francisturbin och en generator. 

De här vattentornen kommer, till skillnad från de nya vattentornen, inte att användas för att skapa tryck i avloppet. Det gör att det inte behövs två kammare i behållaren, vilket gör det enklare att använda den.

En annan fördel med den här idén är att vi ger oanvänd mark en funktion utan att det syns på utsidan att de har ändrats. Ett exempel är det gamla vattentornet “Svampen” i nuvarande Örebro. Den används inte idag och är K-märkt, därför kan man inte förstöra den. Men med vår teknik kan vi renovera om över 60 vattentorn utan funktion över hela Sverige till att faktiskt ha en viktig funktion, ge stora intäkter samt hålla en grön energiproduktion.

Sådana pumpkraftverk behöver inte bara användas i kris, utan kan fungera som en grön energiproduktion för att balansera mängden energi i vårt samhälle. Det minskar behovet av att transportera energi långa sträckor, vilket både minskar energiförluster och gör att vi inte behöver använda mer extra resurser för att bygga kraftledningar.